Трансплантируемые опухоли - рак: эксперименты и гипотезы

Трансплантация опухолей была с успехом произведена еще в конце минувшего столетия. Удалось пересадить опухоли от собаки щенкам (Новинский, 1877). Моро произвел пересадки рака молочной железы мыши (1889). Пересадки осуществлялись несколькими пассажами. В каждом случае гистоморфологическое исследование показывало, что вновь выросшие опухоли были идентичными перевиваемому материалу. Таким образом, успех пересадки подтверждался документально.
Эксперименты показали — и это было многократно подтверждено последующими исследователями,— что рак можно перевивать живыми интактными клетками. При трансплантации опухолевые клетки прививаются организму точно таким же путем, как садовник прививает части одного растения другому. Длительное время считалось, что интактные клетки — необходимая предпосылка для пересадки. От этой догмы начали избавляться лишь в эру вирусных опухолей. Сегодня известно немало опухолей, которые могут быть перевиты с помощью бесклеточных экстрактов.
Но пионерам-трансплантологам принадлежит не только теоретический вклад в науку о пересадках. Они открыли также возможность получения такого количества опухолей, которое необходимо для работы. Исследователям более не надо было ожидать появления спонтанных опухолей.
Поначалу ранние труды прошли практически не замеченными. Вскоре после 1900 г. Лёб и Иенсен вновь вернулись к пересадкам, а уже через несколько лет начались повсеместные исследования с использованием перевиваемых опухолей. Для этого требовались лишь небольшие кусочки опухоли или опухолевого экстракта, разведенного физиологическим раствором, и шприц: инъекцию можно было производить под кожу, в мышцу или даже в полость брюшины. Занималась заря золотого века экспериментальной онкологии, и многие ученые были убеждены, что тайну рака вскоре удастся разгадать. «Рак в принципе является излечимой болезнью», — писал Гэйлорд в 1906 г. в своем докладе Комиссии по здравоохранению штата Нью- Йорк. При этом он исходил из того, что мыши, которые спонтанно выздоравливали от перевиваемой опухоли Иенсена, оставались устойчивыми при вторичной пересадке этой же опухоли. Появилась надежда, что достаточно лишь изучить «естественные» защитные механизмы и будет разработана действенная противоопухолевая терапия.

Ранние надежды на профилактическую инъекцию против опухолей

Мыши Гэйлорда спонтанно выздоравливали и таким образом становились устойчивыми по отношению к данной опухоли. Подобную устойчивость можно было вызвать и искусственным путем. Требовалось лишь предварительно иммунизировать животных — либо путем инъекции «субпороговым» числом опухолевых клеток или хирургического удаления уже имеющейся опухоли, либо путем инъекции клеток, убитых облучением. Эрлиху удалось иммунизировать мышей против всех доступных ему типов рака молочной железы. Однако эти «иммунные» животные могли умереть от собственного рака молочной железы. Ученые начали понимать, что трансплантируемые опухоли трудно сравнивать со спонтанными опухолями. Они значительно реже метастазируют и легче поддаются лучевой и другим видам терапии. Перевиваемые опухоли остаются «чужеродными телами», навязанными хозяину. Поэтому любая противоопухолевая терапия только усиливает уже имеющиеся в организме защитные механизмы. Это обстоятельство вынудило Медавара с огорчением отметить, что «при изучении трансплантируемых опухолей можно многое узнать о трансплантации, но мало об опухолях».
Коренные изменения начались лишь после того, как появилась возможность работать с чистыми инбредными штаммами. У животных чистой инбредной линии (с общей наследственностью) трансплантируемые опухоли нельзя рассматривать как чужеродные тела. Изологически трансплантируемые опухоли в четыре-пять раз труднее убить рентгеновским облучением, чем гомологичные трансплантаты. В этом отношении они практически не отличаются от первичных опухолей, в связи с чем было высказано мнение, что опухоли у генетически идентичных животных — наилучшая модель спонтанных опухолей. Однако все попытки защитить генетически идентичных животных от повторных трансплантаций путем предварительной иммунизации поначалу терпели неудачу. Поэтому кое-кто из ученых предположил, что из-за идентичности генетической конституции подобные меры вообще обречены на провал. Почему опухоли у однояйцевых (идентичных) близнецов должны вести себя иначе, чем кожные трансплантаты? Ведь кожные трансплантаты не отторгаются.

Опухолеспецифические антигены у генетически идентичных животных

В 1953 г. Фоули удалось показать, что защитные механизмы против трансплантируемых опухолей мобилизуются и у генетически идентичных реципиентов. В 1957 г. его эксперименты были подтверждены и расширены Преном и Мейном. Оба ученых сначала индуцировали фибросаркому у высокоинбредных мышей путем имплантации крупинки метилхолантрена. После того как образовалась первичная опухоль, они пересаживали ее маленький кусочек группе других животных этого же штамма. Кусочки начинали расти и развивались в дочерние опухоли. Затем опухоли удаляли хирургическим путем, а леченным животным вторично пересаживали аналогичную опухоль. На сей раз опухоли не прививались. По-видимому, это объяснялось тем, что за время роста первого трансплантата вступали в действие защитные механизмы, которые предотвращали приживление второго трансплантата (схема рассматриваемого опыта приведена на фиг. 31 слева). Таким образом, оперированные животные становились «иммунными», хотя опухоль была взята от генетически идентичного животного и, казалось бы, не должна была вызывать обычных защитных реакций. Сказанное вынуждает нас сделать вывод, что опухоль обладает одним (или более) новым антигеном, чуждым во всем другом генетически идентичным животным и тем самым вызывающим реакцию отторжения. Итак, опухоль даже от идентичного близнеца отличается от простого кожного трансплантата.
Пересадка с последующей операцией — не единственный метод иммунизации животных. Во многих случаях предварительная иммунизация проводилась посредством рентгеновского облучения, в высоких дозах убивающего опухолевые клетки. Суспензии мертвых опухолевых клеток также вызывали иммунные реакции, которые препятствовали росту живых клеток из этих же опухолей.
Появление опухолеспецифических антигенов не ограничивается саркомами, индуцированными метилхолантреном.

ОПУХОЛЕСПЕЦИФИЧЕСКИЕ АНТИГЕНЫ
Точно такие же результаты были получены на саркомах, вызванных другими канцерогенными углеводородами. В гепатомах, индуцированных азокрасителями, а также в раках молочной железы, индуцированных метилхолантреном, также были обнаружены опухолеспецифические антигены. Даже саркомы, вызванные имплантацией кусочков целлофана, проявляют антигенные свойства, хотя и очень слабые.

Иммунные животные могут противостоять лишь небольшому числу клеток

Пересадка небольших кусочков опухоли — метод сравнительно грубый. При более тонкой процедуре вводится суспензия опухолевых клеток с точно подсчитанным числом клеток. Как выяснилось, нельзя вводить слишком много клеток, если требуется отторжение второго трансплантата. Даже 4 • 10+5 клеток на одно животное уже очень много.
Видимо, этим обстоятельством объясняются многочисленные неудачи ранних опытов: животным вводилось слишком много опухолевых клеток, и иммунная система оказывалась попросту перегруженной.

Предварительная защита против опухолевых клеток может быть выработана in vitro

В процессе, который в конечном итоге вызывает отторжение трансплантированной опухоли, ведущую роль безусловно играют лимфоциты. Даже без растворимых антител лимфоциты способны специфически инактивировать опухолевые клетки. Прямой контакт между «иммунными» лимфоцитами и опухолевыми клетками-мишенями, очевидно, является необходимым и достаточным.
Эти реакции вполне можно осуществить in vitro (фиг. 32), Несколько клеток опухоли, выращиваемой в культуре, инъецируют мыши. Через несколько дней из селезенки иммунизированного животного можно выделить иммунологически активные лимфоциты. Их смешивают с опухолевыми клетками и инкубируют при 37° С- через 6—9 ч лимфоциты убивают опухолевые клетки. Гибель опухолевых клеток может быть изящно продемонстрирована при помощи следующего метода: опухолевые клетки до проведения реакции с лимфоцитами метят радиоактивным 51Сг посредством простой инкубации в течение короткого времени в растворе, содержащем хром.

Фиг. 32.
После лизиса лимфоцитами меченых опухолевых клеток радиоактивный хром выходит в раствор. Остается лишь отцентрифугировать не подвергшиеся лизису клетки- по содержанию хрома в жидкости над осадком можно будет судить о том, сколько клеток подверглось лизису.
Если теперь опухолевые клетки, инкубированные с активными лимфоцитами, трансплантировать животным, то трансплантация окажется неудачной: защитные механизмы против этих опухолевых клеток уже выработаны in vitro.